JP4667833B2 - Interactive device with image processing circuit and image sensor integrated on the substrate - Google Patents
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Description
この発明はインタラクティブ装置に関し、特に画像処理回路と画像センサーを基板に統合したインタラクティブ装置に関する。 The present invention relates to an interactive apparatus, and more particularly to an interactive apparatus in which an image processing circuit and an image sensor are integrated on a substrate.
マルチメディアの発展にしたがって、音声と画像のデジタル化は普及している。従来の画像センサーはデジタルビデオカムコーダー、デジタルスティルカメラ(DSC)などに用いられる。解像度の高い画像センサーは精密なデジタル画像を作成できるため、画像識別、指紋識別などに応用され、解像度の低い画像センサーはインタラクティブトイに応用されることが多い。例えば、解像度の低い画像センサーをペットロボットに取り付ければ、ユーザーの動作を識別してそれに応じてリアクションすることが可能である。 With the development of multimedia, digitization of sound and images has become widespread. Conventional image sensors are used in digital video camcorders, digital still cameras (DSC), and the like. An image sensor with a high resolution can create a precise digital image, so it is applied to image identification, fingerprint identification, etc., and an image sensor with a low resolution is often applied to an interactive toy. For example, if an image sensor with a low resolution is attached to the pet robot, it is possible to identify the user's action and react accordingly.
図1を参照する。図1は従来のインタラクティブ装置10のブロック図である。インタラクティブ装置10は画像センサー12と、マイクロコントローラー14と、パラレルバス16とを含む。画像センサー12はCMOSアレイ22とアナログ/デジタル変換器(ADC)24を含む。CMOSアレイ22に感知されたデータはADC24に送信される。CMOSアレイ22は複数のピクセルデータを感知し、画像は複数のピクセルデータからなる。しがたって、動的な連続画像を撮る場合、画像センサー10のCMOSアレイ22は途切れなくピクセルデータを生じさせなければならない。膨大なピクセルデータを送信するため、画像センサー10と制御回路12はパラレルバス16でつながる。マイクロコントローラー14は送信されたピクセルデータによって被写体の画像を組み立て、または被写体の状態を判断してインタラクティブ装置10の動作を制御する。
Please refer to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a conventional
しかし、画像センサー10のデータ量が膨大であり、パラレル伝送はもはやそれに応じきれない。なお、マイクロコントローラー14も膨大なデータを分析しなければならない。したがって、すべてのピクセルデータをマイクロコントローラー14で分析すれば処理遅延は必至である。のみならず、画像センサー10は通常、光線を対応する電気信号に変換するシングルチップである。システム統合を強調する現在において改善する余地があると言うまでもない。
However, the data amount of the
この発明は前述の問題を解決するため、画像処理回路と画像センサーを基板に統合したインタラクティブ装置を提供することを課題とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an interactive apparatus in which an image processing circuit and an image sensor are integrated on a substrate.
この発明による画像処理回路と画像センサーを基板に統合したインタラクティブ装置は処理モジュールと、処理モジュールの伝送インターフェイスに出力された画像物件の静的画像パラメーターでインタラクティブ装置の動作を制御する制御回路とを含む。該処理モジュールは、基板と、基板に形成されて画像に対応する複数のピクセル信号を取り込む画像センサーと、基板に形成されて複数のピクセル信号によって画像を構成する画像物件の1つ以上の静的画像パラメーターを決める概算ユニットと、基板に形成されてシリアル方式で画像物件の1つ以上の静的画像パラメーターを出力する伝送インターフェイスとを含む。 An interactive apparatus in which an image processing circuit and an image sensor according to the present invention are integrated on a substrate includes a processing module and a control circuit that controls the operation of the interactive apparatus with static image parameters of an image object output to a transmission interface of the processing module. . The processing module includes: a substrate; an image sensor configured to capture a plurality of pixel signals corresponding to an image formed on the substrate; and one or more static images of an image object formed on the substrate and configured by the plurality of pixel signals. And an approximate unit for determining image parameters and a transmission interface formed on the substrate for outputting one or more static image parameters of the image object in a serial manner.
この発明は更に画像処理回路と画像センサーを基板に統合したインタラクティブ装置を提供する。該装置は、処理モジュールと、処理モジュールの伝送インターフェイスに出力された動きベクトルでインタラクティブ装置の動作を制御する制御回路とを含む。該処理モジュールは、基板と、基板に形成されて画像に対応する複数のピクセル信号を取り込む画像センサーと、基板に形成されて複数のピクセル信号によって動きベクトルを計算する計算ユニットと、基板に形成されてシリアル方式で動きベクトルを出力する伝送インターフェイスとを含む。 The present invention further provides an interactive apparatus in which an image processing circuit and an image sensor are integrated on a substrate. The apparatus includes a processing module and a control circuit that controls the operation of the interactive device with a motion vector output to a transmission interface of the processing module. The processing module is formed on a substrate, an image sensor that is formed on the substrate and captures a plurality of pixel signals corresponding to an image, a calculation unit that is formed on the substrate and calculates a motion vector based on the plurality of pixel signals, and the substrate. And a transmission interface for outputting motion vectors in a serial manner.
この発明によれば、画像センサーと、概算ユニットと、計算ユニットと、伝送インターフェイスとは同じ基板に統合される。概算ユニットは複数のピクセル信号の座標を判断してそれによって画像物件の寸法、境界、方向、カラーなどのパラメーターを決める。計算ユニットは画像センサーからの複数のピクセル信号から動きベクトルを計算する。伝送インターフェイスはUARTまたはその他のインターフェイスであり、計算済みの画像パラメーターを伝送する。したがって、この発明を応用するインタラクティブ装置の制御回路は複雑なパラメーター計算を要せず、計算の簡素化は実現される。 According to the invention, the image sensor, the estimation unit, the calculation unit and the transmission interface are integrated on the same board. The estimation unit determines the coordinates of a plurality of pixel signals, and thereby determines parameters such as the size, boundary, direction, and color of the image object. The calculation unit calculates a motion vector from a plurality of pixel signals from the image sensor. The transmission interface is a UART or other interface and transmits the calculated image parameters. Therefore, the control circuit of the interactive apparatus to which the present invention is applied does not require complicated parameter calculation, and simplification of calculation is realized.
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。 In order to detail the features of such an apparatus, a specific example will be given and described below with reference to the drawings.
図2を参照する。図2はこの発明によるインタラクティブ装置30のブロック図である。インタラクティブ装置はマウスまたはインタラクティブトイである。インタラクティブ装置30は処理モジュール44と制御回路46とを含む。処理モジュール44はチップであり、複数のデジタルピクセル信号を取り込んで処理モジュール44に送信するCCDまたはCMOSなどの画像センサー42を含む。処理モジュール44は更に、基板41と、概算ユニット45と、計算ユニット46と、伝送インターフェイス48、52とを含む。画像センサー42と、概算ユニット45と、計算ユニット46と、伝送インターフェイス48、52とはいずれも基板41に形成される。
Please refer to FIG. FIG. 2 is a block diagram of an
図3を参照する。図3は複数の画像を表す説明図である。各画像は複数のピクセル信号によって構成される。例えば、800×600の画像には480000個のピクセルが必要である。画像センサー42は複数のピクセル信号を生じさせる。複数のピクセル信号を概算ユニット45に送信した後、概算ユニット45はピクセル信号によって画像の各パラメーターを判断する。目的画面120を例にすれば、目的画面120における目的物件100の表示状態は、目的画面120における目的物件100の座標、寸法、カラーパラメーター、方向と境界、目的物件の端点数、目的物件の縦横比などの画像パラメーターで決められる。例えば、目的物件100を同じカラーパラメーターを有するピクセル信号の集合とし、概算ユニット45はピクセル信号の数量と座標で目的画面120における目的物件100の寸法、方向及び境界、グレイスケールなどのパラメーターを判断し、更に目的物件100の端点数と縦横比を決定する。例えば、目的物件100が長方形であると判断するほか、概算ユニット45は目的物件の端点数と縦横比も決定できる。換言すれば、静的画像パラメーターは、静的状態にある目的物件100を測って得たものである。
Please refer to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a plurality of images. Each image is composed of a plurality of pixel signals. For example, an 800 × 600 image requires 480000 pixels. Image sensor 42 generates a plurality of pixel signals. After sending the plurality of pixel signals to the approximation unit 45, the estimation unit 45 determines each parameter of the image according to the pixel signals. Taking the
動的画像は、一連の画像が目の残像によって動くように見えるものである。動的画像では画像と画像の間隔が短いので、隣り合った画像間の差異が実に小さい。従来の方法によれば、複数のピクセル信号を組み立てて画像を1枚ずつ表示しなければならない。しかし、複数の画像間に同一の部分が相違の部分より多いのは普通である。したがって、画像間の重複部分を識別して除去することは動的画像の快速表示につながる。図3によれば、目的画面120は寸法が自由な複数の物件として区分けされる。目的画面120におけるいずれかの物件は、時間軸において前の画面110における物件との差異と、時間軸において次の画面130における物件との差異によってエンコードされる。目的物件100を照合する際、前の画面110の検査範囲115におけるあらゆる類似した物件と逐一照合するか、または次の画面130の検査範囲135におけるあらゆる類似した物件と逐一照合する。図3によれば、前の画面110と次の画面130の物件から目的物件100と最も差異が小さいのを探して参考物件150とする。参考物件150と目的物件100の変位は動きベクトルとされ、計算ユニット46は前述の方法で各物件の動きベクトルを求める。
A dynamic image is one in which a series of images appear to move with an afterimage of the eye. Since the interval between images is short in a dynamic image, the difference between adjacent images is very small. According to the conventional method, a plurality of pixel signals must be assembled to display images one by one. However, it is normal that the same part is more than the difference part between a plurality of images. Therefore, identifying and removing overlapping portions between images leads to rapid display of dynamic images. According to FIG. 3, the
概算ユニット45と計算ユニット46で画像の関連パラメーターを求めた後、画像パラメーターを伝送インターフェイス48、52に送信する。伝送インターフェイス48、52はUART(汎用非同期送受信回路)インターフェイスである。同期シリアル伝送と比べ、非同期シリアル伝送は小寸法、低コスト、長距離伝送などの長所がある。UARTはインタラクティブ装置30(またはプロセッサー)とそれに接続されるシリアル装置をつなげる非同期シリアル/パラレルデータ変換器である。更に詳しく、UARTはRS−232がデータ端末装置(DTE)に提供する機能と同じようなデータ互換機能を提供し、よってインタラクティブ装置30はUSBなどのシリアルバスでシリアル装置とデータを互換する。
After obtaining the relevant parameters of the image by the rough calculation unit 45 and the
UART以外(RS−232はUARTの一種である)、伝送インターフェイス48、52にはI2CとUSBを使用することも可能である。I2Cは2本の双方向(受信と送信)伝送ライン(シリアルデータラインSDAとシリアルクロックラインSCL)でデータを伝送するものである。I2CとUSBによる伝送は前述と類似していて、当業者にも周知されているので、ここで説明を省略する。 Other than UART (RS-232 is a type of UART), I 2 C and USB can be used for the transmission interfaces 48 and 52. I 2 C transmits data via two bidirectional (reception and transmission) transmission lines (serial data line SDA and serial clock line SCL). The transmission by I 2 C and USB is similar to that described above and is well known to those skilled in the art, so the description thereof is omitted here.
最後に、制御回路54が伝送インターフェイス48、52からの動きベクトル、または目的物件100の座標、寸法、カラーパラメーター、方向と境界、目的物件の端点数、目的物件の縦横比などの静的パラメーターを受信してから、前の画面110のあらゆる物件のコードを、目的画面120のあらゆる物件の動きベクトルと静的パラメーターと合わせて、目的画面120を還元する。または、画像を表示するのでなくその他の動作を要する場合、例えば被写体の動作を識別して作動することが要求される場合、制御回路54はこれらのパラメーターでその他の処理を行い、インタラクティブ装置30の動作を制御する。
Finally, the
この発明の実施例2において、概算ユニット45のデータを伝送する第一伝送インターフェイス48と計算ユニット46によって計算された動きベクトルを伝送する第二伝送インターフェイス52は一つに統合される。
In the second embodiment of the present invention, the
マウスはカーソルを動かす装置であり、そこでカーソル(物件とされる)の変位は重要である。したがって、概算ユニット45で決められた物件の寸法と方向などのパラメーターより、計算ユニット46によって計算された動きベクトルは重要である。そのため、この発明の実施例3において、マウスなどの装置の場合、処理モジュール44の基板41は概算ユニット45と第一伝送インターフェイス48を含まず、計算ユニット46と第二伝送インターフェイス52のみ含む。
The mouse is a device that moves the cursor, where the displacement of the cursor (assumed to be a property) is important. Therefore, the motion vector calculated by the
更にこの発明の実施例4によれば実施例3と反対に、処理モジュール44の基板41は計算ユニット46と第二伝送インターフェイス52を含まず、概算ユニット45と第一伝送インターフェイス48のみ含む。
Further, according to the fourth embodiment of the present invention, contrary to the third embodiment, the substrate 41 of the
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。 The above is a preferred embodiment of the present invention and does not limit the scope of the present invention. Therefore, any modifications or changes that can be made by those skilled in the art, which are made within the spirit of the present invention and have an equivalent effect on the present invention, shall belong to the scope of the claims of the present invention. To do.
この発明を応用するインタラクティブ装置は、概算ユニットと計算ユニットなどで画像の諸パラメーターを予め計算するため、その制御回路が複雑なパラメーター計算を要しない。したがって計算の簡素化は実現される。 In the interactive apparatus to which the present invention is applied, various parameters of the image are calculated in advance by the estimation unit and the calculation unit, so that the control circuit does not require complicated parameter calculation. Therefore, simplification of calculation is realized.
10、30 インタラクティブ装置
12、42 画像センサー
14 マイクロコントローラー
16 パラレルバス
22 CMOSアレイ
24 ADC
41 基板
44 処理モジュール
45 概算ユニット
46 計算ユニット
48、52 伝送インターフェイス
54 制御回路
100、150 物件
110、120、130 画面
115、125、135 検査範囲
10, 30
41
Claims (7)
前記処理モジュールは、
前記基板に形成されて画像に対応する複数のピクセル信号を取り込む画像センサーと、
前記基板に形成されて前記複数のピクセル信号によって前記画像を構成する画像物件の1つ以上の静的画像パラメーターを決める概算ユニットと、
前記基板に形成されて前記複数のピクセル信号によって動きベクトルを計算する計算ユニットと、
前記基板に形成されてシリアル方式で前記画像物件の前記1つ以上の静的画像パラメーターを出力する第一伝送インターフェイスと、
前記基板に形成されてシリアル方式で前記動きベクトルを出力する第二伝送インターフェイスと
を含み、
前記計算ユニットは、所定の目的画面を複数の物件に区分し、前記複数の物件の各々を目的物件とし、前記目的物件と、時間軸において前記目的画面の前の画面の検査範囲における類似した物件との差異、及び、前記目的物件と、時間軸において前記目的画面の次の画面の検査範囲における類似した物件の差異によって、前記前の画面と前記次の画面から前記目的物件と最も差異が小さい物件を探して参考物件とし、前記目的物件と前記参考物件との変位を求めて前記動きベクトルとすることにより、前記動きベクトルを計算し、
前記制御回路は、前記第一伝送インターフェイスにより出力された前記画像物件の前記静的画像パラメーター、及び、前記第二伝送インターフェイスにより出力された前記動きベクトルにより、前記インタラクティブ装置の動作を制御する、
ことを特徴とするインタラクティブ装置。 An interactive device including a processing module and a control circuit, wherein the processing module is integrated on one substrate,
The processing module is
An image sensor formed on the substrate for capturing a plurality of pixel signals corresponding to an image;
An approximation unit for determining one or more static image parameters of an image object formed on the substrate and constituting the image by the plurality of pixel signals;
A calculation unit formed on the substrate to calculate a motion vector according to the plurality of pixel signals;
A first transmission interface formed on the substrate and outputting the one or more static image parameters of the image article in a serial manner;
A second transmission interface formed on the substrate and outputting the motion vector in a serial manner ,
The calculation unit divides a predetermined target screen into a plurality of properties, each of the plurality of properties is a target property, and the target property and similar properties in the inspection range of the screen before the target screen on the time axis And the difference between the target property and the similar property in the inspection range of the next screen of the target screen on the time axis is the smallest difference between the target property from the previous screen and the next screen Find the property as a reference property, calculate the motion vector by calculating the displacement between the target property and the reference property as the motion vector,
The control circuit controls the operation of the interactive device according to the static image parameter of the image object output by the first transmission interface and the motion vector output by the second transmission interface .
An interactive device characterized by that.
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